婴儿源鼠李糖乳酪杆菌基因组特征与碳水化合物代谢相关性OA

本研究以从内蒙古呼伦贝尔地区健康婴儿粪便中分离出的14株鼠李糖乳酪杆菌(Lacticaseibacillus rhamnosus)为研究对象,利用全基因组测序、比较基因组学及表型代谢能力分析,系统解析菌株基因组特征与碳水化合物代谢能力的关联。基因组分析表明,菌株基因组平均长度为(2.89±0.06)Mb,GC平均含量为(46.71±0.06)%。功能注释显示,所有菌株在碳水化合物代谢、氨基酸代谢及能量代谢通路上基因高度富集。进一步分析发现,WM-1、WM-2和WM-53株代表菌株在新陈代谢(京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)数据库注释)、碳水化合物转运与代谢(基因进化谱系:无监督直系同源群(Evolutionary Genealogy of Genes:Non-Supervised Orthologous Groups,eggNOG)数据库注释)及碳水化合物活性酶(碳水化合物活性酶(Carbohydrate-Active enZYmes,CAZy)数据库注释,特别是糖苷水解酶和糖基转移酶家族)相关基因数量显著多于其他菌株。特异性基因富集分析显示,这些菌株在淀粉和蔗糖代谢、组氨酸代谢及磷酸转移酶系统通路上富集最为显著。代谢表型结果证实,WM-1、WM-2和WM-5对葡萄糖、蔗糖、海藻糖、半乳糖和L-鼠李糖等多种碳源具有更强的利用能力。典型对应分析及RV系数置换检验(RV=0.4677,P=0.0118)表明,菌株的碳源利用谱与其基因组编码的碳水化合物代谢潜能存在显著的正相关。综上,本研究阐明了婴儿源鼠李糖乳酪杆菌核心的碳水化合物代谢遗传特征,筛选出WM-1、WM-2和WM-53株代谢优势菌株,其基因组预测的碳水化合物代谢能力与代谢动力学分析结果高度一致,可为后续将其作为益生菌发酵菌种的筛选提供遗传学依据。